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考虑裂纹分形维数的平行黏结模型细观参数标定的神经网络模型

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岩土力学 2025年第1期46卷 327-336页

作者：龚囱戚燕顺缪浩杰肖琦熊良锋曾鹏赵奎江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学稀有金属资源安全高效开采江西省重点实验室江西赣州341000

针对试错法在平行黏结模型细观参数标定过程中存在繁琐耗时,且无法定量评价数值模拟与室内试验的裂纹匹配程度等局限性,统计并分析了近10年平行黏结模型细观参数取值范围,采用盒计数法获取了数值模拟试验、室内试验所得破坏后岩石表面... 详细信息

针对试错法在平行黏结模型细观参数标定过程中存在繁琐耗时,且无法定量评价数值模拟与室内试验的裂纹匹配程度等局限性,统计并分析了近10年平行黏结模型细观参数取值范围,采用盒计数法获取了数值模拟试验、室内试验所得破坏后岩石表面裂纹分形维数。在此基础上,建立了以宏观弹性模量、宏观泊松比、峰值强度和裂纹分形维数等4个参数为输入层,黏结弹性模量、黏结法向与切向刚度比、黏结内聚力、黏结内摩擦角、黏结抗拉强度和摩擦系数等6个细观参数为输出层的神经网络模型,对比分析了考虑与不考虑裂纹分形维数时平行黏结模型细观参数标定效果。研究结果表明:(1)所建立的神经网络模型具有较好的收敛速度、预测精度与泛化性能,测试集输出数据与期望值误差约为3.34%。(2)将裂纹分形维数纳入神经网络模型后,数值模拟所得弹性模量、峰值应力与泊松比等宏观参数与室内试验结果的误差小于3.00%,优于不考虑裂纹分形维数标定结果。(3)该方法可定量保障数值模拟所得裂纹不规则性与室内试验结果的一致性,其在一定程度上可视为对现有神经网络模型细观参数标定结果的修正。研究成果可为提高平行黏结模型细观参数标定效果提供新思路。

关键词：分形维数颗粒流平行黏结模型参数标定神经网络

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钇(Ⅲ)在膨胀蛭石上的吸附行为和机理研究

中国稀土学报 2025年第1期43卷 150-161页

作者：文洋冯博陈燕刘丽江西理工大学江西省矿业工程实验室资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学稀有稀土资源开发与利用省部共建教育部协同创新中心江西赣州341000

通过静态吸附实验,研究了在30%过氧化氢和300℃高温共同作用下改性得到的膨胀蛭石(Ev)对Y(Ⅲ)的行为,以及吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等环境因素对单一离子在Ev表面吸附性能的影响,分析了Y(Ⅲ)在Ev上吸附的动... 详细信息

通过静态吸附实验,研究了在30%过氧化氢和300℃高温共同作用下改性得到的膨胀蛭石(Ev)对Y(Ⅲ)的行为,以及吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等环境因素对单一离子在Ev表面吸附性能的影响,分析了Y(Ⅲ)在Ev上吸附的动力学机理。研究结果表明:蛭石(Ve)经过改性之后最大吸附容量达到17.54 mg·g^(-1),较Ve提升28.7%,在投加量3.5 g·L^(-1), pH值为6,吸附时间60 min, 45℃条件下,Y(Ⅲ)去除率可达98.38%。Y(Ⅲ)在Ev上的吸附遵循Langmuir等温吸附模型,符合准二级动力学模型,该过程是可自发进行吸热过程,被归纳为化学吸附。

关键词：吸附膨胀蛭石钇热力学动力学

大气压填充式反应器等离子体解离二氧化碳反应机理数值模拟

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物理学报 2025年第2期74卷 184-197页

作者：彭毅汪纯婧李晶高凯悦徐汉城陈传杰钱沐杨董冰岩王德真南昌大学物理与材料学院南昌330031 盐城工学院信息工程学院盐城224051 江西理工大学资源与环境工程学院赣州341000 大连理工大学物理学院大连116024

本文基于PASSKEy(PArallel streamer solver with KinEtics)构建了一个多层介质球的二氧化碳填充式介质阻挡放电二维模型,并对此模型的流注传播演化动态过程进行了深入系统的仿真研究.研究指出第1层和第2层介质球的内侧不是二氧化碳解... 详细信息

本文基于PASSKEy(PArallel streamer solver with KinEtics)构建了一个多层介质球的二氧化碳填充式介质阻挡放电二维模型,并对此模型的流注传播演化动态过程进行了深入系统的仿真研究.研究指出第1层和第2层介质球的内侧不是二氧化碳解离等反应发生的主要区域,主要区域为流注传播路径以及第1层介质球的外侧.同时,本文还对此模型的电子密度与电场的演化进行深入解析,并给出了相应的物理机理和对应特征点的局部电场演化.此外,还分别研究了空间电荷和表面电荷的时空演化,指出整体上空间中的负电荷随着流注的形成和传播,不断收缩于流注内部和介质表面,而正电荷主导放电空间的电荷分布.并且通过展开特定介质球的表面,给出了具体的分布角度范围和演变趋势.最后研究了一氧化碳粒子和二氧化碳离子和氧气离子的时空演化机理,并且对放电空间中所有的电子和二氧化碳离子的空间能量沉积进行积分,数据表明在此模型中的总能量沉积值约为1.428 mJ/m,二氧化碳离子的沉积能量约为0.1251 mJ/m,占比达8.8%.

关键词：大气压填充式反应器二氧化碳解离等离子体数值模拟反应机理

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离子型稀土矿山氨氮废水生物脱氮技术研究进展

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工业水处理 2025年第1期45卷 9-16页

作者：范存文郭佩洁胡予佳刘新福邱清荣苏昊张大超江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 赣州生态环境工程投资有限责任公司江西赣州341000

南方离子型稀土矿通常采用硫酸铵作浸矿剂进行提取开采,矿山开采后的很长一段时期都将产生大量的矿山地表氨氮废水,该废水的主要水质特征为有机碳源极缺、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N共存,废水脱氮成本高昂。以我国离子型稀土资源开采... 详细信息

南方离子型稀土矿通常采用硫酸铵作浸矿剂进行提取开采,矿山开采后的很长一段时期都将产生大量的矿山地表氨氮废水,该废水的主要水质特征为有机碳源极缺、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N共存,废水脱氮成本高昂。以我国离子型稀土资源开采量最大的赣州市稀土矿区为例,分析了离子型稀土矿山氨氮废水的水量水质特征;比较了现有的离子型稀土矿山废水处理工程实践的工艺技术特点,并进行了理论成本分析;在分析常规厌氧氨氧化等新型生物脱氮技术在稀土矿山氨氮废水处理中的优势与不足的基础上,围绕水质特征与降低成本目标,提出了短程反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺为离子型稀土矿山氨氮废水脱氮最优工艺。

关键词：离子型稀土矿山氨氮废水短程反硝化短程硝化厌氧氨氧化

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用HF/H2SO4混合酸从废弃微晶玻璃中提取锂

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湿法冶金 2025年

作者：陈成严群唐学昆刘子帅周贺鹏李恩昊宜春江理锂电新能源产业研究院江西理工大学资源与环境工程学院江西理工大学土木与测绘工程学院

针对火法回收固废中锂存在的耗能高、效率低、回收困难且易造成二次污染等问题，研究了以HF/H2SO4混合酸为浸出剂，对废弃锂铝硅系(Li2O-Al2O3-SiO2，LAS)微晶玻璃样品中的锂进行强化浸出。考察了液固体积质量比、硫酸质量浓度、浸出温... 详细信息

针对火法回收固废中锂存在的耗能高、效率低、回收困难且易造成二次污染等问题，研究了以HF/H2SO4混合酸为浸出剂，对废弃锂铝硅系(Li2O-Al2O3-SiO2，LAS)微晶玻璃样品中的锂进行强化浸出。考察了液固体积质量比、硫酸质量浓度、浸出温度、浸出时间、搅拌速度、原料粒径等因素对锂浸出率的影响，以及液固体积质量比、浸出温度对铝、硅浸出率的影响，并探讨了锂浸出动力学。结果表明：在m（样品）∶V（HF）∶V(H2SO4)=1∶2.5∶2、粒径为-0.074 mm、硫酸质量浓度900 g/L、浸出温度60 ℃、浸出时间120 min、搅拌速度200 r/min最佳条件下，锂浸出率接近99%，与其他影响因素相比，HF与样品液固体积质量比和浸出温度对锂浸出率影响较大；相较而言，HF与样品的液固体积质量比和浸出温度对铝浸出影响比硅大；锂浸出符合未反应核收缩模型，反应表观活化能Ea=39.53 kJ/mol，锂浸出率受化学反应-内扩散混合控制。研究结果可为废弃LAS微晶玻璃中有价元素回收再利用提供理论指导。

关键词：废弃微晶玻璃 HF H SO 锂提取动力学

基于改进Fal函数的滤波器及扩张状态观测器研究

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控制与决策 2025年第2期40卷 684-692页

作者：秦耀杨杰刘书云曾海金江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000 江西理工大学永磁磁浮技术与轨道交通研究院江西赣州341000

Fal函数是非线性扩张状态观测器(Fal_NESO)的核心单元,其构成的滤波器(FalFilter)对于控制系统的性能具有重要影响.通过对FalFilter和Fal函数的性能分析,提出一种在定义域内连续可导且只有一个待整定参数的CFal函数,并证明了由CFal函数... 详细信息

Fal函数是非线性扩张状态观测器(Fal_NESO)的核心单元,其构成的滤波器(FalFilter)对于控制系统的性能具有重要影响.通过对FalFilter和Fal函数的性能分析,提出一种在定义域内连续可导且只有一个待整定参数的CFal函数,并证明了由CFal函数构成滤波器(CFalFilter)和非线性扩张状态观测器(CFal_NESO)的可行性;然后,联合CFalFilter和CFal_NESO,得到一种带滤波器的新型观测器(CFalFilter-CFal_NESO),用于处理测量环节含噪声干扰的情况;最后,通过典型实例将CFal函数与两个改进的Fal函数进行对比实验.实验结果表明,在跟踪速度趋近条件下,CFalFilter滤波效果最佳;仅改变Fal函数参数,CFal_NESO能够更好地提取噪声环境中的信号状态,同时减小因观测器阶数增加而带来的参数整定困难;在不改变参数条件下,CFalFilter-CFal_NESO进一步提高了对带有测量噪声信号的状态跟踪性能.所提CFalFilter、CFal_NESO和CFalFilter-CFal_NESO对于大多数非线性、高阶系统的滤波和观测均能适用,具有重要的学术意义和实际应用价值.

关键词：非线性扩张状态观测器 Fal函数滤波器 CFal函数收敛性稳定性新型观测器

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曹家滩煤矿超远距离管道输送堵塞风险评估

安全与环境学报 2025年

作者：王石汤明昆吴锐刘耀华刘龙杨琨马翔宇江西理工大学资源与环境工程学院稀有金属资源安全高效开采江西省重点实验室

为准确评价超远距离输送充填管道堵塞的风险程度，以管道输送距离最长为8 km的曹家滩煤矿为例，提出了未确知测度综合评价方法和信息熵相结合的风险评价模型。以该矿山四种煤矸石料浆方案为研究对象，选取煤矸石料浆质量分数等10项评价... 详细信息

为准确评价超远距离输送充填管道堵塞的风险程度，以管道输送距离最长为8 km的曹家滩煤矿为例，提出了未确知测度综合评价方法和信息熵相结合的风险评价模型。以该矿山四种煤矸石料浆方案为研究对象，选取煤矸石料浆质量分数等10项评价指标作为判定指标，根据各方案的实测值构造单指标测度评价矩阵，同时利用信息熵理论确定指标权重，按照置信度识别准则和优越度排序，最后得到各方案的超远距离输送管道堵塞风险性程度。结果表明：管道输送距离为8 km，质量分数分别为53%、61%、67%，以及管道输送距离为6.7 km、质量分数为61%的煤矸石料浆方案的管道堵塞风险性程度分别为小（Ⅳ级）、一般（Ⅲ级）、大（Ⅱ级）、一般（Ⅲ级）。研究为准确预测充填料浆超远距离输送的可靠性提供了一种方法。

关键词：安全工程超远距离管道堵塞未确知测度风险性评价

小麦赤霉病胁迫下植物微生物群落特征及其与病害发生的关系

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微生物学报 2025年第2期65卷 729-744页

作者：王楚涵吴传发羊健陈剑平葛体达邓扬悟江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州宁波大学植物病毒学研究所浙江宁波

【目的】研究小麦赤霉病胁迫下植物微生物变化特征以及差异微生物与病原菌丰度的关系,明确植物微生物与病害发生的关系。【方法】本研究通过田间采集健康与患病样本,结合高通量测序分析植物相关微生物组变化特征,并通过实时荧光定量技... 详细信息

【目的】研究小麦赤霉病胁迫下植物微生物变化特征以及差异微生物与病原菌丰度的关系,明确植物微生物与病害发生的关系。【方法】本研究通过田间采集健康与患病样本,结合高通量测序分析植物相关微生物组变化特征,并通过实时荧光定量技术测定病原菌丰度,揭示植物微生物群落变化对小麦赤霉病的响应。【结果】小麦赤霉病胁迫下穗部细菌和根际真菌α多样性显著增加,更多的潜在有益菌群在患病小麦穗部富集。与患病植株相比,健康植株具有更强的微生物群落稳定性和网络稳定性。植物微生物多样性可以预测病原菌丰度的变化,其中穗部微生物多样性以及群落稳定性对病原菌丰度变化的解释率最高,达76.95%。较高的真菌多样性和群落稳定性不利于病原菌的定殖。【结论】健康植株和患病植株的微生物组存在显著差异,健康植株穗部稳定的微生物群落和网络互作模式有利于抵抗病原菌的侵染。此外,小麦穗部出现了植物对有益菌群的招募现象,即“呼救”策略,这扩展了植物“呼救”策略的适用范围。最后,本研究通过解析植物微生物组与病害发生的关系,为靶向调控植物微生物组以防治植物病害提供了重要的数据支撑和理论依据。

关键词：小麦赤霉病禾谷镰刀菌植物微生物组微生物共现性网络群落稳定性

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预腐化生物质的添加及水分管理对赤泥土壤化的协同促进效应

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环境科学学报 2025年第2期45卷 250-267页

作者：王贵珍张贝甲 Zafran Gul Wazir 时晴晴侯国琴刘璟赵鑫刘爱菊山东理工大学农业工程与食品科学学院山东理工大学资源与环境工程学院

为解决赤泥安全、规模化的处置问题，以拜耳法赤泥为研究对象，分析比较了添加不同预腐化生物质对赤泥基质盐碱性、物理结构的改良作用及微生物群落构建的影响，以明晰腐化生物质促进赤泥基质土壤化改良的作用机制及其调控措施，为赤泥... 详细信息

为解决赤泥安全、规模化的处置问题，以拜耳法赤泥为研究对象，分析比较了添加不同预腐化生物质对赤泥基质盐碱性、物理结构的改良作用及微生物群落构建的影响，以明晰腐化生物质促进赤泥基质土壤化改良的作用机制及其调控措施，为赤泥生态化处置工程提供理论和数据参考.由于玉米秸秆量大、易得、成本低并能有效改善土壤问题，且在适宜的水分管理下不仅能降低改良成本，还能加速赤泥基质土壤化进程.因此，本试验在含水率分别为20%、40%、60%和干湿交替水分管理下，分别设置添加2%和5%的未腐化秸秆、生物腐化秸秆和化学氧化秸秆以及纯赤泥对照等7个处理.结果表明：经过1年时间培养后，添加5%预腐化秸秆生物质对赤泥基质的改良效果优于2%的添加量，且在含水率为40%和干湿交替水分管理下，与未腐化处理生物质相比，经生物和化学腐化处理的生物质均可显著降低赤泥碱化度（Exchangeable sodium saturation percentage,ESP）、促进赤泥颗粒团聚、提升大颗粒团聚体稳定性、增加球囊霉素相关土壤蛋白（Glomalin-related soil protein,GRSP）含量及提高微生物群落丰富度和多样性.其中，在含水率为40%水分管理下，添加5%化学氧化生物质的处理组赤泥基质土壤化改良效果最为显著：（1）赤泥的p H值和ESP分别降至9.57和44.3%，大粒径团聚体（2～1 mm）占比增至13.95%，有机质（SOC）含量达到10.05 mg·g-1;（2）其微生物群落丰富度和多样性也显著高于其他处理组，同时，易提取球囊霉素相关土壤蛋白（Extractable glomalin-related soil protein,EE-GRSP）和总提取球囊霉素相关土壤蛋白（Total glomalin-related soil protein,T-GRSP）含量分别增至1.48 mg·g-1和4.57 mg·g-1.主成分分析（Principal component analysis,PCA）表明，各添加预腐化生物质处理组的微生物群落组成呈现明显的聚类特征，且与BR纯赤泥组之间则呈显著的分离趋势.经进一步的冗余分析（Redundancy analysis,RDA）结果表明，赤泥中可溶性有机质（DOM）、团聚体平均质量直径（MWD）和p H是影响微生物群落多样性的关键影响因子；而多元统计相关性分析则发现，EE-GRSP和T-GRSP的积累在促进赤泥基质中团聚体形成及水稳定性方面发挥着显著作用.总之，本研究表明，生物质经预腐化处理可显著提升赤泥基质土壤化的改良效果，更利于微生物群落的构建，其中，添加化学氧化秸秆生物质的改良效果优于生物腐化秸秆生物质.

关键词：赤泥土壤化预腐化处理生物质团聚体微生物群落

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